CN108710986A - 一种公益林质量等级评价方法 - Google Patents

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CN108710986A CN201810320472.3A CN201810320472A CN108710986A CN 108710986 A CN108710986 A CN 108710986A CN 201810320472 A CN201810320472 A CN 201810320472A CN 108710986 A CN108710986 A CN 108710986A
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Abstract

本发明公开了一种公益林质量等级评价方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以森林资源二类调查小班数据为基础，结合Landsat卫星影像数据，获得森林质量和经营管理质量2个方面合计22个评价指标；(2)使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政村指标属性，进而以行政村为单位，采用因子分析法获得森林质量综合得分；(3)以公益林质量得分平均数±1倍标准差为评定等级划分的标准，将参与评价的行政村分为高、中、低三个类别。本发明的评价体系更为客观，使用因子分析方法计算综合得分，方法简单，可操作性强。

Description

一种公益林质量等级评价方法
技术领域
本发明属于森林经营管理技术领域，特别是涉及一种以行政村为单位的公益林质量等级评价方法。
背景技术
公益林是指生态状况极为脆弱或生态区位极为重要，对国土生物多样性保护、生态安全、和经济社会可持续发展具有重要作用，以提供社会服务产品为主要经营目的的重点的防护林及特种用途林。
为保护公益林资源，维护生态安全，根据《中华人民共和国森林法》和中共中央、国务院《关于加快林业发展的决定》(中发〔2003〕9号)，各级政府按照事权划分建立森林生态效益补偿基金。中央财政安排专项资金建立中央财政森林生态效益补偿基金，为规范和加强中央财政补偿基金管理，特制定《中央财政森林生态效益补偿基金管理办法》。
目前公益林森林生态效益补偿仍以面积为判定标准，没有考虑公益林的树种、林龄、蓄积、健康状况等因素，林分质量高低与补偿标准没有关系，这种一刀切的做法在一定程度上打击了林农的积极性，不利于公益林区可持续建设发展。
科学有效的公益林质量等级评价方法，是完善公益林森林生态效益补偿机制的基础，对公益林实行分类经营管理十分必要。2001年国家林业局颁发了《生态公益林建设标准》，明确提出了生态公益林质量评价指标和评价方法，提出了提出了物种多样性、林分郁闭度、群落层次、植被盖度、枯枝落叶层五个指标对水土保持林、水源涵养林及其它成片防护林进行评价；林带宽度、林带完整度、林带结构三个指标对防风固沙林、农田防护林及其它带状防护林进行林分质量评价。王立中等提出利用单位面积蓄积量、近成过熟林的面积和蓄积、幼中龄林的面积和蓄积、森林的平均年龄、平均树高、平均胸径、平均密度、森林组成树种比例、森林郁闭度等指标对森林资源质量变化情况进行评价(“大兴安岭森林资源变化分析”，《中国林副特产》，第6卷第3期，61-62)。毛淑娟等还提出森林质量评价应分别从林分水平、景观水平、区域水平进行多重尺度的评价(“森林质量评价研究探讨”，《广东林业科技》，第23卷第2期，67-71)。然而，上述公益林质量评价方法仍然存在对公益林质量的内涵认识不够，评价体系过于片面等问题。
综上，本发明针对现有公益林评价体系的缺陷，开发出一种以行政村为公益林区最基本的建设管理单位的公益林质量等级评价方法。本发明以森林资源二类调查数据为依据，综合公益林森林质量和经营管理质量等因素，建立公益林质量评价指标体系，进而使用因子分析法来综合评价公益林质量等级，实现以行政村为评价单位的公益林质量快速评价与分级，为今后公益林区开展森林生态效益分类补偿提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公益林质量等级评价方法。本发明的评价体系更为客观，使用因子分析方法计算综合得分，方法简单，可操作性强。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种公益林质量等级评价方法，该方法包括如下步骤：
(1)以森林资源二类调查小班数据为基础，结合Landsat卫星影像数据，获得森林质量和经营管理质量2个方面合计22个评价指标；所述森林质量包括树种结构、郁闭度、森林起源、平均胸径、单位蓄积量、林龄结构、植被覆盖度、高植被覆盖度区最大斑块占景观面积比例指数、高植被覆盖度区斑块平均大小指数、高植被覆盖度区邻近斑块平均最近距离、病虫害等级、火灾等级、森林健康度、坡度、坡位和土层厚度16个评价指标；所述经营管理质量包括事权等级、区位重要性、蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生和公益林投资效益6个评价指标；
(2)使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政村指标属性，进而以行政村为单位，采用因子分析法获得公益林质量综合得分；
(3)以公益林质量得分平均数±1倍标准差为评定等级划分的标准，将参与评价的行政村分为高、中、低三个类别。
优选的，树种结构、郁闭度、森林起源、平均胸径、单位蓄积量、林龄结构、病虫害等级、火灾等级、森林健康度、事权等级、坡度、坡位和土层厚度13个指标由森林资源二类调查小班现状数据获得；
植被覆盖度、高植被覆盖度区最大斑块占景观面积比例指数、高植被覆盖度区斑块平均大小指数、高植被覆盖度区邻近斑块平均最近距离4个指标由最新的Landsat卫星影像数据采用像元二分法获得；
近10年病虫害发生和火灾发生2个指标由当地林业部门日常管理统计获得；区位重要性以小班到区域主要交通干线、重要景区和自然保护区的直线距离表示，使用Arc GIS软件统计获得；
蓄积动态变化通过近10年前后两期森林资源二类调查数据获得；公益林投资效益基于近10年经营管理投入(公益林补偿资金)与公益林森林质量产出(蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生)，通过数据包络分析得到。
进一步地，所述步骤(1)中评价指标的具体评价方式如下：
树种结构：分类变量，混交林的稳定性高于纯林，异龄林的稳定性高于同龄林，阔叶林的生态效益好于针叶林。将树种结构以阔叶林、针阔混交林、针叶林、毛竹林、灌木林进行分类，分别赋值为10、8、6、4、2；
郁闭度：数值变量，林分郁闭度的高低，体现了森林的生物量水平，能够反映整体质量的好坏；
森林起源：分类变量，把公益林分为天然林和人工林两种类型，其中天然林是指由天然下种、人工促进天然更新或天然林采伐等干扰后萌生形成的林分；人工林为由植苗(包括植苗、分殖、扦插)、直播(穴播或条播)或飞播方式形成，以及人工林采伐等干扰后萌生形成的林分。天然林在树种结构和物种多样性等方面都较人工林有更大生态效益，因而评价中将天然林和人工林分别赋值为10和5；
平均胸径：数值变量，林业调查的常规因子，平均胸径是林分生产力的具体表现；
单位蓄积量：数值变量，单位面积活立木蓄积量是反映林分质量的重要指标，指标值越大，表明现状森林资源越丰富，林分生产力越高，生态效益越好；
林龄结构：类别变量，分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个龄组，分别赋值为2、10、8、6、4；
植被覆盖度：数值变量，基于Landsat卫星影像采用像元二分法获得，是单位面积内植被冠层垂直投影所占的百分比，对森林物种多样性、水土流失、林内小气候形成等都有重要作用，对森林健康有重要影响；
最大斑块占景观面积比例指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域中的最大斑块占据整个景观面积的比例；
斑块平均大小指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域的总面积除以该类型的斑块数目，其值代表一种平均状态，反映了景观异质性；
邻近斑块平均最近距离：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域斑块离散程度，其值越大，说明同类型斑块间相隔距离越远，分布较离散。反之，则说明同类型斑块间艰巨近，呈团聚分布；
病虫害等级：类别变量，林木受各种病害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，一般质量较好的森林生态系统对灾害的抵抗能力强，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
火灾等级：类别变量，林木遭受火灾危害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
森林健康度：类别变量，根据林木的生长发育、外观表象特征及受灾情况综合评定森林健康状况，分为健康、亚健康、中健康、不健康4个等级，分别赋值为2、5、7.5、10；
坡度：数值变量，坡度越小，水土流失减缓，土壤较为深厚，利于林木的生长，林分质量越好；
坡位：类别变量，分脊、上、中、下、谷、平地及全坡7个类型，划分为5个等级，山谷下部为I级，中部和全坡为II级，上部为III级，山脊为IV级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
土层厚度：数值变量，森林土壤是森林生长发育中最重要的生态因子之一，是森林生态系统发生、发展、演替的基础，土层的厚度直接影响林木的生长速度；
事权等级：类别变量，分为国家级公益林和省级公益林2类，分别赋值为10和6；
区位重要性：数值变量，以小班到区域主要交通干线、重要景区和自然保护区的直线距离来确定林地区位重要性；
蓄积动态变化：数值变量，以近10年前后两期森林资源二类调查数据为准，计算单位面积蓄积量变化值；
病虫害发生：数值变量，以行政村为单位统计近10年病虫害发生面积，求得每亩发生率；
火灾发生：数值变量，以行政村为单位统计近10年森林火灾发生面积，求得每亩发生率；
经营投资效率：数值变量，基于近10年经营管理投入(公益林补偿资金)与公益林森林质量产出(蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生)，通过数据包络分析得到公益林经营投资效率。
进一步地，所述步骤(2)包括如下步骤：
(2-1)：使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政村指标属性，得到参评指标值，
Yij＝(S1×X1j+S2×X2j+S2×X2j+S3×X3j+S4×X4j+S5×X5j+Si×Xij)/S式中，Yij为第i个村第j个评价指标值，Si为第i个小班面积，Xij为第i个小班第j个评价指标值，S为第i个村小班总面积；
(2-2)：对参评指标值进行因子分析，得到因子旋转载荷矩阵和因子得分系数矩阵，利用各个指标的标准化数值和权重系数值，计算各行政区域公益林质量得分情况，
λ＝λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λi
式中，λi为第i个公因子特征向量值，Fi为第i个公因子的因子得分，F为公益林质量得分。
本发明具有以下技术特点：
1)以行政村为公益林质量评价单位，使得评价结果对区域公益林管理工作的指导性更强。
2)通过对森林质量和森林管理质量两个方面进行综合考虑，使评价因子指标体系更为客观，使用因子分析方法计算综合得分，方法简单，可操作性强，为今后公益林开展分类经营管理及补偿工作提供科学依据。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
一种公益林质量等级评价方法，包括如下步骤：
(1)以森林资源二类调查小班数据为基础，结合Landsat卫星影像数据，获得森林质量和经营管理质量2个方面合计22个评价指标，其中，森林质量包括树种结构、郁闭度、森林起源、平均胸径、单位蓄积量、林龄结构、植被覆盖度、高植被覆盖度区最大斑块占景观面积比例指数、高植被覆盖度区斑块平均大小指数、高植被覆盖度区邻近斑块平均最近距离、病虫害等级、火灾等级、森林健康度、坡度、坡位和土层厚度等16个评价指标；经营管理质量包括事权等级、区位重要性、蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生和公益林投资效益等6个评价指标。
树种结构：分类变量，混交林的稳定性高于纯林，异龄林的稳定性高于同龄林，阔叶林的生态效益好于针叶林。将树种结构以阔叶林、针阔混交林、针叶林、毛竹林、灌木林进行分类，分别赋值为10、8、6、4、2；
郁闭度：数值变量，林分郁闭度的高低，体现了森林的生物量水平，能够反映整体质量的好坏；
森林起源：分类变量，把公益林分为天然林和人工林两种类型，其中天然林是指由天然下种、人工促进天然更新或天然林采伐等干扰后萌生形成的林分；人工林为由植苗(包括植苗、分殖、扦插)、直播(穴播或条播)或飞播方式形成，以及人工林采伐等干扰后萌生形成的林分。天然林在树种结构和物种多样性等方面都较人工林有更大生态效益，因而评价中将天然林和人工林分别赋值为10和5；
平均胸径：数值变量，林业调查的常规因子，平均胸径是林分生产力的具体表现；
单位蓄积量：数值变量，单位面积活立木蓄积量是反映林分质量的重要指标，指标值越大，表明现状森林资源越丰富，林分生产力越高，生态效益越好；
林龄结构：类别变量，分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个龄组，分别赋值为2、10、8、6、4；
植被覆盖度：数值变量，基于Landsat卫星影像采用像元二分法获得，是单位面积内植被冠层垂直投影所占的百分比，对森林物种多样性、水土流失、林内小气候形成等都有重要作用，对森林健康有重要影响；
最大斑块占景观面积比例指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域中的最大斑块占据整个景观面积的比例；
斑块平均大小指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域的总面积除以该类型的斑块数目，其值代表一种平均状态，反映了景观异质性；
邻近斑块平均最近距离：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域斑块离散程度，其值越大，说明同类型斑块间相隔距离越远，分布较离散。反之，则说明同类型斑块间艰巨近，呈团聚分布；
病虫害等级：类别变量，林木受各种病害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，一般质量较好的森林生态系统对灾害的抵抗能力强，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
火灾等级：类别变量，林木遭受火灾危害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
森林健康度：类别变量，根据林木的生长发育、外观表象特征及受灾情况综合评定森林健康状况，分为健康、亚健康、中健康、不健康4个等级，分别赋值为2、5、7.5、10；
坡度：数值变量，坡度越小，水土流失减缓，土壤较为深厚，利于林木的生长，林分质量越好；
坡位：类别变量，分脊、上、中、下、谷、平地及全坡7个类型，划分为5个等级，山谷下部为I级，中部和全坡为II级，上部为III级，山脊为IV级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
土层厚度：数值变量，森林土壤是森林生长发育中最重要的生态因子之一，是森林生态系统发生、发展、演替的基础，土层的厚度直接影响林木的生长速度；
事权等级：类别变量，分为国家级公益林和省级公益林2类，分别赋值为10和6；
区位重要性：数值变量，以小班到区域主要交通干线、重要景区和自然保护区的直线距离来确定林地区位重要性；
蓄积动态变化：数值变量，以近10年前后两期森林资源二类调查数据为准，计算单位面积蓄积量变化值；
病虫害发生：数值变量，以行政村为单位统计近10年病虫害发生面积，求得每亩发生率；
火灾发生：数值变量，以行政村为单位统计近10年森林火灾发生面积，求得每亩发生率；
经营投资效率：数值变量，基于近10年经营管理投入(公益林补偿资金)与公益林森林质量产出(蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生)，通过数据包络分析得到公益林经营投资效率。
(2)使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政村指标属性，进而以行政村为单位，采用因子分析法获得公益林质量综合得分。
Yij＝(S1×X1j+S2×X2j+S2×X2j+S3×X3j+S4×X4j+S5×X5j+Si×Xij)/S
式中，Yij为第i个村第j个评价指标值，Si为第i个小班面积，Xij为第i个小班第j个评价指标值，S为第i个村小班总面积。
通过因子分析得到参评指标的因子旋转载荷矩阵和因子得分系数矩阵，利用各个指标的标准化后的数值和权重系数值计算各行政村公益林质量得分情况。
λ＝λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λi
式中，λi为第i个公因子特征向量值，Fi为第i个公因子的因子得分，F为公益林质量得分。
(3)以公益林质量得分平均数±1倍标准差为评定等级划分的标准，最终将参与评价的行政村分为高、中、低三个类别。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (6)

1.一种公益林质量等级评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以森林资源二类调查小班数据为基础，结合卫星影像数据，获得森林质量和经营管理质量的评价指标；
(2)使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政区域指标属性，进而以行政区域为单位，采用因子分析法获得公益林质量得分；
(3)以公益林质量得分平均数±1倍标准差为评定等级划分的标准，将参与评价的行政区域分为高、中、低三个类别。
2.根据权利要求1所述的公益林质量等级评价方法，其特征在于，所述森林质量包括树种结构、郁闭度、森林起源、平均胸径、单位蓄积量、林龄结构、植被覆盖度、高植被覆盖度区最大斑块占景观面积比例指数、高植被覆盖度区斑块平均大小指数、高植被覆盖度区邻近斑块平均最近距离、病虫害等级、火灾等级、森林健康度、坡度、坡位和土层厚度16个评价指标。
3.根据权利要求1或2所述的公益林质量等级评价方法，其特征在于，所述经营管理质量包括事权等级、区位重要性、蓄积动态变化、病虫害发生、火灾发生和公益林投资效益6个评价指标。
4.根据权利要求3所述的公益林质量等级评价方法，其特征在于，
树种结构、郁闭度、森林起源、平均胸径、单位蓄积量、林龄结构、病虫害等级、火灾等级、森林健康度、事权等级、坡度、坡位和土层厚度13个指标由森林资源二类调查小班现状数据获得；
植被覆盖度、高植被覆盖度区最大斑块占景观面积比例指数、高植被覆盖度区斑块平均大小指数、高植被覆盖度区邻近斑块平均最近距离4个指标由卫星影像数据采用像元二分法获得；
近10年病虫害发生和火灾发生2个指标由统计获得；
区位重要性以小班到区域主要交通干线、重要景区和自然保护区的直线距离表示，通过统计获得；
蓄积动态变化通过近10年两期森林资源二类调查数据获得；
公益林投资效益基于近10年经营管理投入与公益林森林质量产出，通过数据包络分析得到。
5.根据权利要求3所述的公益林质量等级评价方法，其特征在于，所述步骤(1)中评价指标的具体评价方式如下：
树种结构：分类变量，将树种结构以阔叶林、针阔混交林、针叶林、毛竹林、灌木林进行分类，分别赋值为10、8、6、4、2；
郁闭度：数值变量，林分郁闭度的高低，体现了森林的生物量水平，能够反映整体质量的好坏；
森林起源：分类变量，把公益林分为天然林和人工林两种类型，将天然林和人工林分别赋值为10和5；
平均胸径：数值变量，平均胸径是林分生产力的具体表现；
单位蓄积量：数值变量，单位面积活立木蓄积量是反映林分质量的重要指标，指标值越大，表明现状森林资源越丰富，林分生产力越高，生态效益越好；
林龄结构：类别变量，分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个龄组，分别赋值为2、10、8、6、4；
植被覆盖度：数值变量，基于卫星影像采用像元二分法获得，是单位面积内植被冠层垂直投影所占的百分比，对森林物种多样性、水土流失、林内小气候形成等都有重要作用，对森林健康有重要影响；
最大斑块占景观面积比例指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域中的最大斑块占据整个景观面积的比例；
斑块平均大小指数：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域的总面积除以该类型的斑块数目，其值代表一种平均状态，反映了景观异质性；
邻近斑块平均最近距离：数值变量，指植被覆盖度大于75％区域斑块离散程度，其值越大，说明同类型斑块间相隔距离越远，分布较离散；反之，则说明同类型斑块间艰巨近，呈团聚分布；
病虫害等级：类别变量，林木受各种病害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
火灾等级：类别变量，林木遭受火灾危害的严重程度，分为无、轻、中、重4个等级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
森林健康度：类别变量，根据林木的生长发育、外观表象特征及受灾情况综合评定森林健康状况，分为健康、亚健康、中健康、不健康4个等级，分别赋值为2、5、7.5、10；
坡度：数值变量，坡度越小，水土流失减缓，土壤较为深厚，利于林木的生长，林分质量越好；
坡位：类别变量，分脊、上、中、下、谷、平地及全坡7个类型，划分为5个等级，山谷下部为I级，中部和全坡为II级，上部为III级，山脊为IV级，分别赋值为10、7.5、4.5、2；
土层厚度：数值变量，土层的厚度直接影响林木的生长速度；
事权等级：类别变量，分为国家级公益林和省级公益林2类，分别赋值为10和6；
区位重要性：数值变量，以小班到区域主要交通干线、重要景区和自然保护区的直线距离来确定林地区位重要性；
蓄积动态变化：数值变量，以近10年前后两期森林资源二类调查数据为准，计算单位面积蓄积量变化值；
病虫害发生：数值变量，以行政区域为单位统计近10年病虫害发生面积，求得每亩发生率；
火灾发生：数值变量，以行政区域为单位统计近10年森林火灾发生面积，求得每亩发生率；
经营投资效率：数值变量，基于近10年经营管理投入与公益林森林质量产出，通过数据包络分析得到公益林经营投资效率。
6.根据权利要求3所述的公益林质量等级评价方法，其特征在于，所述步骤(2)包括如下步骤：
(2-1)：使用面积加权平均法将小班指标属性归纳至行政区域指标属性，得到参评指标值，
Yij＝(S1×X1j+S2×X2j+S2×X2j+S3×X3j+S4×X4j+S5×X5j+Si×Xij)S
式中，Yij为第i个区域第j个评价指标值，Si为第i个小班面积，Xij为第i个小班第j个评价指标值，S为第i个区域小班总面积；
(2-2)：对参评指标值进行因子分析，得到因子旋转载荷矩阵和因子得分系数矩阵，利用各个指标的标准化数值和权重系数值，计算各行政区域公益林质量得分情况，
λ＝λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λi
式中，λi为第i个公因子特征向量值，Fi为第i个公因子的因子得分，F为公益林质量得分。
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